电化学空调、用于控制电化学空调的方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域,特别涉及一种电化学空调和用于控制电化学空调的方法。
背景技术
电化学压缩机是氢气(H2)被提供给阳极的氢气压缩机,压缩氢气被收集在压力高达10,000磅/平方英寸的70%至80%效率的阴极。电化学压缩机无噪音可扩展,易于模块化,目前已被尝试应用于新型制冷系统。中国专利申请文件CN105910314A公开一种电化学制冷系统, CN106288071A和CN106288072A分别公开不同的电化学空调系统,CN106196368A 公开一种电化学空调系统的转动控制方法。可以预见,对电化学制冷系统的研究将日益受到重视。
发明内容
本发明实施例提供了一种新型的电化学空调。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解,下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述,也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念,以此作为后面的详细说明的序言。
根据本发明实施例的第一方面,提供一种电化学空调,包括:供氢气在第一氢化金属反应器、电化学压缩装置和第二氢化金属反应器之间传输的氢气传输管路,供热交换介质在第一氢化金属反应器与第一热交换器或第二热交换器之间流动的循环流通管路,和,供热交换介质在第二氢化金属反应器与第二热交换器或第一热交换器之间流动的循环流通管路;所述电化学空调还包括控制器,用于控制所述氢气传输管路上第一三通阀和第二三通阀的导通方向以改变氢气传输方向,还用于控制每条循环流通管路上三通阀的导通方向以改变热交换介质流路方向。;
可选地,所述氢气传输方向包括第一氢气传输方向或第二氢气传输方向。其中,所述第一氢气传输方向为氢气从所述第一氢化金属反应器经所述电化学压缩装置至所述第二氢化金属反应器,所述第二氢气传输方向为氢气从所述第二氢化金属反应器经所述电化学压缩装置至所述第一氢化金属反应器。
可选地,所述热交换介质流路方向包括第一热交换介质流路方向及第二热交换介质流路方向,或者,第三热交换介质流路方向及第四热交换介质流路方向。其中,所述第一热交换介质流路方向为热交换介质在所述第一氢化金属反应器和所述第一热交换器之间流动的方向;所述第二热交换介质流路方向为热交换介质在所述第二氢化金属反应器和所述第二热交换器之间流动的方向;所述第三热交换介质流路方向为热交换介质在所述第一氢化金属反应器和所述第二热交换器之间流动的方向;所述第四热交换介质流路方向为热交换介质在所述第二氢化金属反应器和所述第一热交换器之间流动的方向。
在一些可选实施方式中,所述第一氢化金属反应器和第二氢化金属反应器经同一个第一三通阀与所述电化学压缩装置的阳极进行管路连接;所述第一氢化金属反应器和第二氢化金属反应器经同一个第二三通阀与所述电化学压缩装置的阴极进行管路连接。
在一些可选实施方式中,所述控制器用于同时改变所述第一三通阀和所述第二三通阀的导通方向。
在一些可选实施方式中,所述电化学空调还包括用于在所述控制器改变所述第一三通阀和所述第二三通阀的导通方向后检测所述第一氢化金属反应器和/或所述第二氢化金属反应器内热交换介质温度的第一温度传感器。
在一些可选实施方式中,所述控制器用于在释放氢气的氢化金属反应器内热交换介质温度低于环境温度时,同时改变每条循环流通管路上三通阀的导通方向;或者,在吸收氢气的氢化金属反应器内热交换介质温度高于环境温度时,同时改变每条循环流通管路上三通阀的导通方向。
在一些可选实施方式中,所述控制器还用于调整所述电化学压缩装置的供电电压。
在一些可选实施方式中,所述控制器用于在所述电化学压缩装置的报警信号的触发下按预配置的电压调整策略调整所述电化学压缩装置的供电电压。
在一些可选实施方式中,所述控制器用于根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学空调中电化学压缩装置的供电电压。
根据本发明实施例的第二方面,提供一种用于控制电化学空调的方法,包括:改变氢气传输方向并检测释放氢气的氢化金属反应器内热交换介质的温度,当热交换介质的温度低于环境温度时改变热交换介质流路方向;或者,改变氢气传输方向并检测吸收氢气的氢化金属反应器内热交换介质的温度,当热交换介质的温度高于环境温度时改变热交换介质流路方向。
在一些可选实施方式中,所述改变氢气传输方向包括:将第一氢气传输方向改变为第二氢气传输方向,或者,将第二氢气传输方向改变为第一氢气传输方向。
在一些可选实施方式中,所述第一氢气传输方向为氢气从所述电化学空调的第一氢化金属反应器经电化学压缩装置至第二氢化金属反应器,所述第二氢气传输方向为氢气从所述电化学空调的第二氢化金属反应器经电化学压缩装置至第一氢化金属反应器的。
在一些可选实施方式中,所述改变热交换介质流路方向包括:在第一氢气传输方向改变为第二氢气传输方向的情况下,将第一热交换介质流路方向改变为第三热交换介质流路方向,并同时将第二热交换介质流路方向改变为第四热交换介质流路方向;或者,在第二氢气传输方向改变为第一氢气传输方向的情况下,将第三热交换介质流路方向改变为第一热交换介质流路方向,并同时将第四热交换介质流路方向改变为第二热交换介质流路方向。
在一些可选实施方式中,同时改变所述空调中循环流通管路上四个或更多三通阀的导通方向以改变热交换介质流路方向。
在一些可选实施方式中,同时改变所述空调中氢气传输管路上两个或更多三通阀的导通方向以改变氢气传输方向。
在一些可选实施方式中,所述用于控制电化学空调的方法还包括:检测所述电化学空调中电化学压缩装置的报警信号;当检测到一个或多个报警信号时,按预配置的电压调整策略调整所述电化学压缩装置的供电电压。
在一些可选实施方式中,所述报警信号包括:膜片电压报警信号和内部压强报警信号。
在一些可选实施方式中,所述电压调整策略包括:当所述电化学压缩装置的供电电压大于设定值时,按预设降低幅度调低所述电化学压缩装置的供电电压;当所述电化学压缩装置的供电电压等于或小于设定值时,维持所述电化学压缩装置的供电电压不变。更进一步地,所述设定值为零。
本发明实施例提供的新型电化学空调系统,结构简单易于控制,非常利于产品化。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的电化学空调的结构示意图;
图2是根据一示例性实施例示出的电化学空调的结构示意图;
图3是根据一示例性实施例示出的控制电化学空调的方法示意图。
附图标记说明:1-电化学压缩装置,2-第一氢化金属反应器,3-第二氢化金属反应器,4-第二直流泵,5-第一直流泵,6-第一三通阀,7-第二三通阀,8-第三三通阀,9-第四三通阀,10-第五三通阀,11-第六三通阀,12-第一热交换器,13-第二热交换器,14-氢气传输管路,15-热交换介质管路,16-电源。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案,以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求,否则单独的部件和功能是可选的,并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围,以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中,各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示,这仅仅是为了方便,并且如果事实上公开了超过一个的发明,不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法、产品等而言,由于其与实施例公开的方法部分相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
氢化金属反应器是有效利用氢化金属吸氢和脱氢过程中产生的热效应的装置。吸氢过程中伴随有放热;脱氢过程中伴随有吸热。氢化金属反应器内存储有氢化金属可与氢气(H2)发生反应,引起氢化金属反应器发生升温或降温。金属氢化物与氢的反应过程由其内部的压力、温度及含氢浓度决定。反应器中金属氢化物含量的多少决定了该反应器吸收氢气的量。
电化学压缩装置采用电解模式,可以在阳极氧化氢气,在阴极还原氢气,因而能实现氢气的传输和压缩。
直流泵是用于驱动热交换介质在管路内流通。热交换介质在氢化金属反应器的换热部与空调系统的热交换器之间流通,通过对流方式换热,最后实现热量传递使高温流体迅速降温。液态热交换介质主要包括水或乙二醇等。
空调系统的热交换器通过热交换介质与氢化金属反应器进行热量交换,并通过对流等与外部环境进行传热。
图1、图2示出电化学空调一个可选的示意性实施结构。
如图1、图2所示,该电化学空调包括一个电化学压缩装置1、为电化学压缩装置1供电的电源16和第一氢化金属反应器2、第二氢化金属反应器3。
第一氢化金属反应器2和第二氢化金属反应器3内存储有氢化金属(M),氢化金属可与氢气发生反应,反应过程如下:
该反应正向氢化金属与氢气合成为放热反应,引起氢化金属反应器升温,逆向分解金属氢化物(MHx)释放氢气为吸热反应,引起氢化金属反应器降温。
第一氢化金属反应器2和第二氢化金属反应器3都经第一三通阀6与电化学压缩装置1的阳极进行管路连接,第一氢化金属反应器2和第二氢化金属反应器3都经第二三通阀7与电化学压缩装置1的阴极进行管路连接。其中,第一三通阀6的第一接口通过管路与第一氢化金属反应器2连接,第一三通阀6的第二接口通过管路与第二氢化金属反应器3连接,第一三通阀6的第三接口通过管路与电化学压缩装置1的阳极连接。
第一三通阀6可受控改变导通方向,或者将第三接口与第一接口导通,或者将第三接口与第二接口导通。同理,第二三通阀7的第一接口通过管路与第一氢化金属反应器2连接,第二三通阀7的第二接口通过管路与第二氢化金属反应器3连接,第二三通阀7的第三接口通过管路与电化学压缩装置1的阴极连接。第二三通阀7可受控改变导通方向,或者将第三接口与第一接口导通,或者将第三接口与第二接口导通。
连接在第一氢化金属反应器2、第一三通阀6、电化学压缩装置1、第二三通阀7、第二氢化金属反应器3之间的管路,以及,连接在第二氢化金属反应器3、第一三通阀6、电化学压缩装置1、第二三通阀7、第一氢化金属反应器2之间的管路,都可供氢气传输流通,这些连接管路共同构成氢气传输管路14。
当第一氢化金属反应器2进行吸热反应且第二氢化金属反应器3进行放热反应时,第一氢化金属反应器2将释放氢气而第二氢化金属反应器3将吸收氢气,此时氢气将从第一氢化金属反应器2经过电化学压缩装置1压缩后传输至第二氢化金属反应器3。这种情况下,第一三通阀6将受控导通第一氢化金属反应器2和电化学压缩装置1阳极之间的管路,而第二三通阀7将受控导通电化学压缩装置1阴极和第二氢化金属反应器3之间管路,从而形成从第一氢化金属反应器2经电化学压缩装置1至第二氢化金属反应器3的第一氢气传输方向,如图1所示。
当第一氢化金属反应器2进行放热反应且第二氢化金属反应器3进行吸热反应时,第一氢化金属反应器2将吸收氢气而第二氢化金属反应器3将释放氢气,此时氢气将从第二氢化金属反应器3经过电化学压缩装置1压缩后传输至第一氢化金属反应器2。这种情况下,第一三通阀6将受控导通第二氢化金属反应器3和电化学压缩装置1阳极之间的管路,而第二三通阀7将受控导通电化学压缩装置1阴极和第一氢化金属反应器2之间管路,从而形成从第二氢化金属反应器3经电化学压缩装置1至第一氢化金属反应器2的第二氢气传输方向,如图2所示。
如图1、图2所示,第一氢化金属反应器2分别经过第三三通阀8和第五三通阀10与第一热交换器12进行管路连接,并且,分别经过第三三通阀8和第六三通阀11与第二热交换器13进行管路连接;第二氢化金属反应器3分别经过第四三通阀9和第五三通阀10与第一热交换器12进行管路连接,并且,分别经过第四三通阀9和第六三通阀11与第二热交换器13进行管路连接。
其中,在第一氢化金属反应器2和第三三通阀8之间的管路上设置有第一直流泵5,在第二氢化金属反应器3和第四三通阀9之间的管路上设置有第二直流泵4。
在一些可选的实施例中,第一直流泵5和第二直流泵4可以被省略。
其中,第三三通阀8的第三接口通过管路经第一直流泵5与第一氢化金属反应器2换热部的第一端连接,第三三通阀8的第一接口通过管路与第一热交换器12的第一接口连接,第三三通阀8的第二接口通过管路与第二热交换器13的第一接口连接,第三三通阀8可受控改变导通方向,或者将第三接口与第一接口导通,或者将第三接口与第二接口导通。
其中,第五三通阀10的第三接口通过管路与第一热交换器12的第二接口连接,第五三通阀10的第一接口通过管路与第一氢化金属反应器2换热部的第二端连接,第五三通阀10的第二接口通过管路与第二氢化金属反应器3换热部的第二端连接,第五三通阀10可受控改变导通方向,或者将第三接口与第一接口导通,或者将第三接口与第二接口导通。
其中,第四三通阀9的第三接口通过管路经第二直流泵4与第二氢化金属反应器3换热部的第一端连接,第四三通阀9的第一接口通过管路与第二热交换器13的第一接口连接,第四三通阀9的第二接口通过管路与第一热交换器12的第一接口连接,第四三通阀9可受控改变导通方向,或者将第三接口与第一接口导通,或者将第三接口与第二接口导通。
第六三通阀11的第三接口通过管路与第二热交换器13的第二接口连接,第六三通阀11的第一接口通过管路与第二氢化金属反应器3换热部的第二端连接,第六三通阀11的第二接口通过管路与第一氢化金属反应器2换热部的第二端连接,第六三通阀11可受控改变导通方向,或者将第三接口与第一接口导通,或者将第三接口与第二接口导通。
连接在第一氢化金属反应器2换热部、第一直流泵5、第三三通阀8、第一热交换器12、第五三通阀10之间的第一循环流通管路,连接在第二氢化金属反应器3换热部、第二直流泵4、第四三通阀9、第二热交换器13、第六三通阀11之间的第二循环流通管路,以及,连接在第一氢化金属反应器2换热部、第一直流泵5、第三三通阀8、第二热交换器13、第六三通阀11之间的第三循环流通管路,连接在第二氢化金属反应器3换热部、第二直流泵4、第四三通阀9、第一热交换器12、第五三通阀10之间的第四循环流通管路,这些管路都是供热交换介质循环流通的管路,统称为热交换介质管路15。
其中,热交换介质在第一氢化金属反应器2和第一热交换器12之间流动的方向,即热交换介质在第一循环流通管路中流动的方向,称为第一热交换介质流路方向;热交换介质在第二氢化金属反应器3和第二热交换器13之间流动的方向,即热交换介质在第二循环流通管路中流动的方向,称为第二热交换介质流路方向;热交换介质在第一氢化金属反应器2和第二热交换器13之间流动的方向,即热交换介质在第三循环流通管路中流动的方向,称为第三热交换介质流路方向;热交换介质在第二氢化金属反应器3和第一热交换器12之间流动的方向,即热交换介质在第四循环流通管路中流动的方向,称为第四热交换介质流路方向。
当第一氢化金属反应器2从吸热反应变为放热反应、第二氢化金属反应器3从放热反应变为吸热反应时,通过控制各三通阀的导通方向可改变不同的热交换介质流路方向,从而使第一热交换器12始终处于制冷状态,使第二热交换器13始终处于制热状态。
在图1所示的可选实施例中,导通第三三通阀8的第三接口、第一接口并导通第五三通阀10的第三接口、第一接口可使热交换介质在第一氢化金属反应器2和第一热交换器12之间流动,形成第一热交换介质流路方向;同时,导通第四三通阀9的第三接口、第一接口并导通第六三通阀11的第三接口、第一接口可使热交换介质在第二氢化金属反应器3和第二热交换器13之间流动,形成第二热交换介质流路方向。
在图2所示的可选实施例中,导通第三三通阀8的第三接口、第二接口并导通第六三通阀11的第三接口、第二接口可使热交换介质在第一氢化金属反应器2和第二热交换器13之间流动,形成第三热交换介质流路方向;同时,导通第四三通阀9的第三接口、第二接口并导通第五三通阀10的第三接口、第二接口可使热交换介质在第二氢化金属反应器3和第一热交换器12之间流动,形成第四热交换介质流路方向。
基于图1、图2所示的电化学空调实施例,在另一个示例性实施例中,提供一种电化学空调,包括:供氢气在第一氢化金属反应器、电化学压缩装置和第二氢化金属反应器之间传输的氢气传输管路,供热交换介质在第一氢化金属反应器与第一热交换器或第二热交换器之间流动的循环流通管路,和,供热交换介质在第二氢化金属反应器与第二热交换器或第一热交换器之间流动的循环流通管路;
所述电化学空调还包括控制器,用于控制所述氢气传输管路上第一三通阀和第二三通阀的导通方向以改变氢气传输方向,还用于控制每条循环流通管路上三通阀的导通方向以改变热交换介质流路方向。
在一些可选的实施方式中,所述第一氢化金属反应器和第二氢化金属反应器经同一个第一三通阀与所述电化学压缩装置的阳极进行管路连接;所述第一氢化金属反应器和第二氢化金属反应器经同一个第二三通阀与所述电化学压缩装置的阴极进行管路连接。
其中,所述氢气传输方向包括第一氢气传输方向或第二氢气传输方向,所述热交换介质流路方向包括第一热交换介质流路方向及第二热交换介质流路方向,或者,第三热交换介质流路方向及第四热交换介质流路方向。
所述第一氢气传输方向为氢气从所述第一氢化金属反应器经所述电化学压缩装置至所述第二氢化金属反应器,所述第二氢气传输方向为氢气从所述第二氢化金属反应器经所述电化学压缩装置至所述第一氢化金属反应器;所述第一热交换介质流路方向为热交换介质在所述第一氢化金属反应器和所述第一热交换器之间流动的方向;所述第二热交换介质流路方向为热交换介质在所述第二氢化金属反应器和所述第二热交换器之间流动的方向;所述第三热交换介质流路方向为热交换介质在所述第一氢化金属反应器和所述第二热交换器之间流动的方向;所述第四热交换介质流路方向为热交换介质在所述第二氢化金属反应器和所述第一热交换器之间流动的方向。
在一些可选的实施方式中,所述第一三通阀、第二三通阀均为电磁三通阀;每条循环流通管路上的三通阀均为电磁三通阀。
在一些可选实施方式中,所述控制器用于同时改变所述第一三通阀和所述第二三通阀的导通方向以改变氢气传输方向。
在一些可选实施方式中,所述控制器用于同时改变每条循环流通管路上三通阀的导通方向以同时导通第一循环流通管路和第二循环流通管路,或者,同时导通第三循环流通管路和第四循环流通管路。
在一些可选实施方式中,所述控制器用于在所述电化学压缩装置发出切换信号时同时改变所述第一三通阀和所述第二三通阀的导通方向。
在一些可选的实施方式中,所述控制器用于在同时改变所述第一三通阀和所述第二三通阀的导通方向后延时改变每条循环流通管路上三通阀的导通方向。改变氢气传输方向后并非立即改变热交换介质流路方向而是延时改变热交换介质流路方向,这样的好处在于可以充分利用原氢化金属反应器的制冷/制热效果,从而使电化学空调系统整体的制冷/制热效果具有更好的连续性,产生更好的用户体验。
延时改变热交换介质流路方向的策略并没有有公知常识或惯用技术手段可供使用或参考借鉴。
在一个可选的实施方式中,所述延时的时间取决于电化学空调中氢化金属反应器内热交换介质的温度。其中,当释放氢气的氢化金属反应器内热交换介质温度低于环境温度时,同时改变每条循环流通管路上三通阀的导通方向;或者,当吸收氢气的氢化金属反应器内热交换介质温度高于环境温度时,同时改变每条循环流通管路上三通阀的导通方向。该可选实施方式的好处在能够更好地利用原氢化金属反应器的制冷/制热效果,从而获得更好的热交换介质流路方向切换时机。该可选实施方式中,所述电化学空调还包括:用于在所述控制器改变所述第一三通阀和所述第二三通阀的导通方向后开始检测第一氢化金属反应器或第二氢化金属反应器内热交换介质温度的第一温度传感器。其中,热交换介质在第一氢化金属反应器和/或第二氢化金属反应器的换热部。
在另一个可选实施方式中,延时的时间为一设定时间。设定时间可以在5秒~1分钟之间。优选地,设定时间为5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒、40秒、50秒或1分钟。该可选实施方式的好处在于简化系统处理的复杂度。该可选实施方式中,所述电化学空调还包括计时器,用于在所述控制器改变所述第一三通阀和所述第二三通阀的导通方向后开始计时。
在一些可选的实施方式中,所述控制器还用于调整所述电化学压缩装置的供电电压。通过调整电化学压缩装置的供电电压值来调节空调系统的制冷速率,从而达到精准控温的效果。
在一些可选的实施方式中,所述控制器用于在检测到所述电化学压缩装置的报警信号时按预配置的电压调整策略调整所述电化学压缩装置的供电电压。
在一些可选的实施方式中,电化学压缩装置发出的报警信号包括膜片电压报警信号和内部压强报警信号。
电化学压缩装置是由多层膜片结构组叠而成,每层结构有最大电势差限制。电化学压缩装置工作时将实时监测各层结构电势差不得超过膜片最大电势差Vclmac。若各层结构电势差均不超过Vclmac, 则电化学压缩装置输出SV = 0 信号,否则输出SV = 1。其中,SV为膜片电压阈值信号,当SV = 1时,即为膜片电压报警信号。
此外,电化学压缩装置具有内部最大可承受压强Pinmax,当电化学压缩装置内部压强低于Pinmax时,电化学压缩装置输出SP = 0信号,否则输出SP =1。其中,SP是电化学压缩装置内部压强阈值信号,当SP =1 时,即为内部压强报警信号。
根据电化学压缩装置发出报警信号进行电压调整的策略并没有公知常识或惯用技术手段可供使用或参考借鉴。
在一些示例性的实施方式中,所述电压调整策略包括:当电化学压缩装置的供电电压V大于设定值Vp时,按预设的电压幅度ΔV调低电化学压缩装置的供电电压V;当所述电化学压缩装置的供电电压V等于或小于设定值Vp时,维持所述电化学压缩装置的供电电压不变。该实施方式中,当V>Vp时,按V=V-ΔV的步进方式,逐步调低电化学压缩装置的供电电压。按步进方式调节电压,更利于对电化学压缩装置的供电电压进行精细化调节。
在另一些示例性的实施方式中,所述电压调整策略包括:当电化学压缩装置的供电电压V大于设定值Vp时,将电化学压缩装置的供电电压V调低一个档位;当所述电化学压缩装置的供电电压V等于或小于设定值Vp时,维持所述电化学压缩装置的供电电压不变。该实施方式中,电化学压缩装置的供电电压从高到低划分为若干档位,相邻档位之间的电压差相同或者不同。当V>Vp时,按逐档调低电化学压缩装置的供电电压。按档调节电化学压缩装置的供电电压能够保证调节后的供电电压具有确定性,有利于简化系统处理。
如何设置Vp并没有公知常识或惯用技术手段可供使用或参考借鉴。在一个可选的实施方式中,设定值Vp的取值为零,即Vp=0。
在一些可选的实施方式中,所述控制器用于根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压。通过调整电化学压缩装置的供电电压值来调节空调系统的制冷速率,从而达到精准控温的效果。
在一些可选的实施方式中,环境温度与目标温度的温度差越小,电化学压缩装置的供电电压越小。这样能够在调节环境温度的同时尽可能地降低功耗,更加经济环保。
环境温度与目标温度的温度差越小则电化学压缩装置的供电电压越小的实现方案,并没有公知常识或惯用技术手段可供使用或参考借鉴。
本文提出一个示例性的实施方式,当环境温度Treal与目标温度Ttarget的温度差Δt小于或等于第一设定值Δt1时,电化学压缩装置的供电电压V被设置为第一电压V1;当环境温度Treal与目标温度Ttarget的温度差Δt大于或等于第二设定值Δt2时,电化学压缩装置的供电电压V被设置为第三电压V3;当环境温度Treal与目标温度Ttarget的温度差Δt大于第一设定值Δt1且小于第二设定值Δt2时,电化学压缩装置的供电电压V被设置为第二电压V2。也就是Δt = Treal-Ttarget;当Δt≤Δt1时,V=V1;当Δt1<Δt<Δt2时,V=V2;当Δt≥Δt2时,V=V3。其中,Δt1<Δt2,V1<V2<V3。该实施方式不仅能够实现根据温度差正比例调节电化学压缩机的供电电压的目的,而且方案实现简单可靠,利于产品化大规模使用。
对Δt1、Δt2、V1、V2、V3等参数的设置也并没有公知常识或惯用技术手段可供使用或参考借鉴。在一些示例性的实施方式中,V1为电化学压缩装置工作效率最高时的供电电压,V2为电化学压缩装置稳定工作时的供电电压,V3为电化学压缩装置制冷量最大时的供电电压。按本实施方式设置V1、V2、V3既能够以最高效率调节环境温度,尽快使环境温度趋近目标温度,而且更加节省功耗,同时还能增加电化学压缩装置的工作寿命。
在一些示例性的实施方式中,Δt1的取值在0.5℃~1℃之间,Δt2的取值在1.5℃~3℃之间。在一些可选的实施方式中Δt1=0.5℃,0.6℃,0.7℃,0.8℃或0.9℃,Δt2= 1.5℃,1.6℃,1.7℃,1.8℃,1.9℃或2℃。按本实施方式设置Δt1、Δt2能够在不影响用户使用舒适性的情况下调整电化学压缩装置的供电电压,有利于提升用户体验。
在一些示例性实施例中,还提供一种用于控制电化学空调的方法,如图3所示。
步骤31,改变氢气传输方向。
步骤32,检测释放氢气的氢化金属反应器内热交换介质的温度。
步骤33,当热交换介质的温度低于环境温度时改变热交换介质流路方向。
在另一个示例性实施例中,改变氢气传输方向并检测吸收氢气的氢化金属反应器内热交换介质的温度,当热交换介质的温度高于环境温度时改变热交换介质流路方向。
上述可选实施例的好处在于能够更好地利用原氢化金属反应器的制冷/制热效果,从而获得更好的热交换介质流路方向切换时机。
在一些可选的实施方式中,改变氢气传输方向包括:将第一氢气传输方向改变为第二氢气传输方向,或者,将第二氢气传输方向改变为第一氢气传输方向。其中,所述第一氢气传输方向为氢气从所述电化学空调的第一氢化金属反应器经电化学压缩装置至第二氢化金属反应器,所述第二氢气传输方向为氢气从所述电化学空调的第二氢化金属反应器经电化学压缩装置至第一氢化金属反应器的。
在一些可选的实施方式中,改变热交换介质流路方向包括:在第一氢气传输方向改变为第二氢气传输方向的情况下,将第一热交换介质流路方向改变为第三热交换介质流路方向,并同时将第二热交换介质流路方向改变为第四热交换介质流路方向;或者,在第二氢气传输方向改变为第一氢气传输方向的情况下,将第三热交换介质流路方向改变为第一热交换介质流路方向,并同时将第四热交换介质流路方向改变为第二热交换介质流路方向。其中,所述第一热交换介质流路方向为热交换介质在所述电化学空调的第一氢化金属反应器和第一热交换器之间流动的方向;所述第二热交换介质流路方向为热交换介质在所述电化学空调的第二氢化金属反应器和第二热交换器之间流动的方向;所述第三热交换介质流路方向为热交换介质在所述电化学空调的第一氢化金属反应器和第二热交换器之间流动的方向;所述第四热交换介质流路方向为热交换介质在所述电化学空调的第二氢化金属反应器和第一热交换器之间流动的方向。
在一些可选的实施方式中,同时改变所述空调中循环流通管路上四个或更多三通阀的导通方向以改变热交换介质流路方向。
在一些可选的实施方式中,同时改变所述空调中氢气传输管路上两个或更多三通阀的导通方向以改变氢气传输方向。
在一些可选的实施方式中,用于控制电化学空调的方法还包括:检测所述电化学空调中电化学压缩装置的报警信号;当检测到一个或多个报警信号时,按预配置的电压调整策略调整所述电化学压缩装置的供电电压。电压调整策略如前文所述,此不赘述。
在一些可选的实施方式中,用于控制电化学空调的方法还包括:检测所述电化学空调中电化学压缩装置的报警信号;如果未检测到报警信号,则根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学空调中电化学压缩装置的供电电压。通过调整电化学压缩装置的供电电压值来调节空调系统的制冷速率,从而达到精准控温的效果。其中,环境温度与目标温度的温度差越小,电化学压缩装置的供电电压越小。这样能够在调节环境温度的同时尽可能地降低功耗,更加经济环保。
环境温度与目标温度的温度差越小则电化学压缩装置的供电电压越小的实现方案,并没有公知常识或惯用技术手段可供使用或参考借鉴。
本文提出一个示例性的实施方式,当环境温度Treal与目标温度Ttarget的温度差Δt小于或等于第一设定值Δt1时,电化学压缩装置的供电电压V被设置为第一电压V1;当环境温度Treal与目标温度Ttarget的温度差Δt大于或等于第二设定值Δt2时,电化学压缩装置的供电电压V被设置为第三电压V3;当环境温度Treal与目标温度Ttarget的温度差Δt大于第一设定值Δt1且小于第二设定值Δt2时,电化学压缩装置的供电电压V被设置为第二电压V2。也就是Δt = Treal-Ttarget;当Δt≤Δt1时,V=V1;当Δt1<Δt<Δt2时,V=V2;当Δt≥Δt2时,V=V3。其中,Δt1<Δt2,V1<V2<V3。该实施方式不仅能够实现根据温度差正比例调节电化学压缩机的供电电压的目的,而且方案实现简单可靠,利于产品化大规模使用。
对Δt1、Δt2、V1、V2、V3等参数的设置也并没有公知常识或惯用技术手段可供使用或参考借鉴。在一些示例性的实施方式中,V1为电化学压缩装置工作效率最高时的供电电压,V2为电化学压缩装置稳定工作时的供电电压,V3为电化学压缩装置制冷量最大时的供电电压。按本实施方式设置V1、V2、V3既能够以最高效率调节环境温度,尽快使环境温度趋近目标温度,而且更加节省功耗,同时还能增加电化学压缩装置的工作寿命。
在一些示例性的实施方式中,Δt1的取值在0.5℃~1℃之间,Δt2的取值在1.5℃~3℃之间。在一些可选的实施方式中Δt1=0.5℃,0.6℃,0.7℃,0.8℃或0.9℃,Δt2= 1.5℃,1.6℃,1.7℃,1.8℃,1.9℃或2℃。按本实施方式设置Δt1、Δt2能够在不影响用户使用舒适性的情况下调整电化学压缩装置的供电电压,有利于提升用户体验。
要强调指出的是,目前对电化学空调的研究尚处于起步阶段,这方面公开的资料极其有限。本文提供的所有技术实施例、技术实施方式和技术细节内容,没有公知常识、惯用技术手段或常规技术手段可供使用或借鉴,其它可供借鉴或参考的技术也基本为零。
应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。